Kotlin 中的快速 I/O

Posted 2023-02-25

【中文标题】Kotlin 中的快速 I/O

【英文标题】：Fast I/O in Kotlin

【发布时间】：2021-08-17 04:50:42

【问题描述】：

Kotlin for competitive programming 建议使用以下代码来读取控制台输入。

readLine()!!.split(" ").map str -> str.toInt()  //read space separated Integer from console

到目前为止，对于每一个竞争问题，我都使用相同的方法，老实说，它从未让我失望。

但对于某些输入整数计数非常大的问题（接近 2 * 10^6），此方法太慢并导致 TLE （超出时间限制） .

还有更快的方法从控制台读取输入吗？

【问题讨论】：

你知道你的时间预算是多少吗？此外，在执行您的解决方案时，是否允许 JIT 预热？

【参考方案1】：

如果您怀疑 .split() 调用是瓶颈，您可以探索一些替代方法 in this thread。

如果您怀疑 toInt() 调用是瓶颈，也许您可​​以尝试使用 Java 8 流 API 并行化流。例如：

readLine()!!.split(" ").parallelStream().map  str -> str.toInt() ...

为了获得最佳性能，您可以将这两种方法结合起来。

【参考方案2】：

我相信，toInt() 的转换比split(" ") 更昂贵。

您确定需要在一开始就转换为输入的Int所有字符串吗？

这取决于任务，但有时可以避免部分转换。 例如，如果你有一个任务“检查输入中是否没有负数”，你可以将字符串一一转换为Int，如果遇到负数，则不需要转换他人。

【参考方案3】：

我认为JMH 在这里可能很有用。您可以运行类似于下面的基准测试并尝试找出您的瓶颈。

请注意，这是在 Mode.SingleShotTime 中，因此模拟了 JIT 几乎没有机会做这件事的场景。

import org.openjdk.jmh.annotations.*
import java.util.concurrent.TimeUnit
import kotlin.random.Random

//@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@BenchmarkMode(Mode.SingleShotTime)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)
@State(Scope.Benchmark)
open class SplitToInt 

    val count = 2 * 1_000_000

    lateinit var stringToParse: String
    lateinit var tokensToParse: List<String>

    @Setup(Level.Invocation)
    fun setup() 
        stringToParse = (0..count).map  Random.nextInt(0, 100) .joinToString(separator = " ")
        tokensToParse = (0..count).map  Random.nextInt(0, 100) .map  it.toString() 
    

    @Benchmark
    open fun split() =
        stringToParse.split(" ")

    @Benchmark
    open fun map_toInt() =
        tokensToParse.map  it.toInt() 


    @Benchmark
    open fun split_map_toInt() =
        stringToParse.split(" ").map  it.toInt() 

我机器上的统计数据是：

Benchmark                   Mode  Cnt    Score   Error  Units
SplitToInt.map_toInt          ss        48.666          ms/op
SplitToInt.split              ss       124.899          ms/op
SplitToInt.split_map_toInt    ss       186.981          ms/op

因此，拆分字符串并映射到 Ints 列表大约需要 187 毫秒。允许 JIT 预热 (Mode.AverageTime) 给我：

Benchmark                   Mode  Cnt    Score    Error  Units
SplitToInt.map_toInt        avgt    5   30.670 ±  6.979  ms/op
SplitToInt.split            avgt    5  108.989 ± 23.569  ms/op
SplitToInt.split_map_toInt  avgt    5  120.628 ± 27.052  ms/op

这是快还是慢取决于具体情况，但您确定这里的输入转换是您获得 TLE 的原因吗？

编辑：如果您确实认为split(" ").map str -> str.toInt() 太慢，您可以通过拆分将创建两个列表（一个来自split，一个来自map）替换为一个列表并一口气转型。我写了一个快速破解kotlin.text.Regex.split，它可以做到这一点，而且速度提高了大约 20%。

如果在您的用例中您只需要检查输入的一部分，splitToSequence 可能是更好的选择。